A refração acontece quando um raio luminoso (que representa uma onda luminosa) passa de um meio de propagação para outro com uma mudança na direção de propagação original (Figura 1).

Figura 1 - Refração de um raio luminoso ao passar do ar para o vidro e depois do vidro para o ar [Imagem: Wikipédia, adaptada].]
Figura 1 - Refração de um raio luminoso ao passar do ar para o vidro e depois do vidro para o ar [Imagem: Wikipédia, adaptada].

 

O que se observa na Figura 1 é que um raio luminoso que se propaga no ar (vindo de cima) ao mudar de meio de propagação, do ar para o vidro, muda a direção da sua propagação. Acontece o mesmo fenómeno, depois, quando há uma nova mudança de meio de propagação, do vidro para o ar.

Leis da refração

A primeira lei da refração é semelhante ao que acontece também na reflexão.

1ª Lei da Refração

O raio incidente, o raio refratado e a normal no ponto de incidência estão no mesmo plano.

A segunda lei da refração relaciona os ângulos de incidência (\({\theta}_{i}\)) e de refração (\({\theta}_{r}\)) com os índices de refração dos dois meios de propagação (\({n}_{1}\) e \({n}_{2}\)).

A Figura 2 representa a refração de um raio luminoso quando passa do meio de propagação 1, com índice de refração \({n}_{1}\), para o meio de propagação 2, com índice de refração \({n}_{2}\). Os ângulos de incidência (\({\theta}_{i}\)) e de refração (\({\theta}_{r}\)), são medidos entre o raio luminoso respetivo e a normal, \(N\), à fronteira de divisão entre os dois meios de propagação, no ponto de incidência do raio luminoso.

Figura 2 - Refração da luz [Imagem: University of Waikato, adaptada].]
Figura 2 - Refração da luz [Imagem: University of Waikato, adaptada].

 

2ª Lei da refração (Lei de Snell-Descartes para a refração)

A razão entre os senos dos ângulos de incidência (\({\theta}_{i}\)) e de refração \({\theta}_{r}\)) é constante e igual ao índice de refração relativo entre esses dois meios:

$$\frac{sen \; {\theta}_{i}}{sen \; {\theta}_{r}}=\frac{{n}_{2}}{{n}_{1}}={n}_{21}$$

ou, de outra forma:

$${n}_{1} \; sen \; {\theta}_{i}={n}_{2} \; sen \; {\theta}_{r}$$

Quando um raio luminoso passa de um meio de propagação para outro meio mais refrigente (com maior índice de refração, mais denso), o raio refratado aproxima-se da normal.

Índices de refração
Bending Light [© PhET]